第2章 微处理器结构ppt课件.ppt

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1、第二章微型计算机的组成及微处理器结构教学目的及要求掌握微型计算机系统的组成及主要技术性能指标掌握8086CPU的功能结构；掌握状态标志和控制标志的意义；掌握8086CPU的存储器组织及存储器管理；掌握逻辑地址和物理地址；理解8086的地址数据引脚和读写控制引脚；掌握最小工作模式的典型配置；理解并掌握总线的时序运算器控制器寄存器组内存储器总线输入输出接口电路外部设备软件微处理器微型计算机微型计算机系统§2.1微型计算机系统的组成微处理器(CPU)、微型计算机(主机)与微型计算机系统三者的关系：一、

2、微处理器CPU在内部结构上包含下面这些部分：·算术逻辑部件；·累加器和通用寄存器组；·程序计数器(指令指针)、指令寄存器和译码器；·时序和控制部件。CPU功能：·可以进行算术和逻辑运算·可保存较少量数据·能对指令进行译码并执行规定的动作·能和存储器、外设交换数据·提供整个系统所需要的定时和控制·可以响应其他部件发来的中断请求CPU的基本性能指标：1、主频主频单位MHZ(兆赫兹)指令执行单位(MIPS:每秒运行多少百万条指令)2、存储容量3、字长字长是指微处理器内部一次能够并行处理二进制代码的位数。

3、字长与微处理器内部寄存器以及CPU内部总线宽度是一致的,字长越长,所表示的数据精度就越高,一次能够同时处理的信息量就越大.4、外部设备的扩展能力5、软件配置能力二、微型计算机微型计算机由CPU、存储器、输入输出接口电路和系统总线构成。1、内部存储器：按照读写方式的不同，分为ROM和RAM两种类型；2、输入/输出接口电路是外围设备与微型计算机之间的连接电路，在两者之间进行信息交换的过程中，起暂存、缓冲、类型变换及时序匹配的作用；3、总线是CPU与其它各功能部件之间进行信息传输的通道，按所传送信息的

4、不同类型，可分为：地址总线AB：传送地址信息数据总线DB：传送数据信息控制总线CB：传送控制信息三、微型计算机系统以微型计算机为主体，配上系统软件和外设之后，就成了微型计算机系统。系统软件：是使用、管理计算机本身的软件。软件应用软件：是为解决某个实际问题而编制的程序。外设：打印机、键盘、显示器等等。一、8086CPU的内部结构8086CPU是典型的16位微处理器，它具有16位的内部数据总线和16位的外部数据总线。8086CPU的内部结构框图如下所示。§2.28086CPU的功能结构8086CP

5、U内部结构框图从大的结构和功能上讲，8086可分为两个部分，即执行单元(EU，ExecutionUnit)总线接口单元(BIU，BusInterfaceUnit)EUBIU地址加法器专用寄存器组指令流队列总线控制电路通用寄存器组算数逻辑运算单元ALU标志寄存器FREU控制器执行指令访问存储器或I/O端口读取指令或操作数存放操作数或运算结果8086CPUEU和BIU是两个相互独立的部分，可并行操作，从而使8086取指部分与执行部分分开。在一条指令的执行过程中可以取出下一条（或多条）指令，指令在指令队

6、列中排队；在一条指令执行完成后,就可以立即执行下一条指令，减少CPU为取指令而等待的时间，提高CPU的利用率和整个运行速度。EU：BIU：对于8080与8085及较早的8位微处理器:程序执行由取指令和执行指令的循环来完成的，每条指令执行完后CPU必须等待到下条指令取出来后才能执行。8086/8088微处理器:BIU和EU分开，取指和执行可以重迭，大大减少了等待取指所需的时间，提高CPU的利用率。指令队列缓冲器：8086的指令队列为6个字节。在EU执行指令的同时，BIU从内存中取下面1条或几条指令，

7、取来的指令就依次放在指令队列中。它们采用“先进先出”的原则，按顺序存放，并按顺序取到EU中去执行。其操作将遵循下列原则：（1）取指时，每当指令队列缓冲器中存满1条指令后，EU就立即开始执行。（2）指令队列缓冲器中只要空出2个指令字节时，BIU便自动执行取指操作，直到填满为止。（3）在EU执行指令的过程中，指令需要对存储器或I／O设备存取数据时，BIU将在执行完现行取指的存储器周期后的下一个存储器周期，对指定的内存单元或I／O设备进行存取操作，交换的数据经BIU由EU进行处理。（4）当EU执行完转移

8、、调用和返回指令时，则要清除指令队列缓冲器，并要求BIU从新的地址重新开始取指令，新取的第1条指令将直接经指令队列送到EU去执行，随后取来的指令将填人指令队列缓冲器。由于BIU与EU是分开并独立工作的，因此，在一般情况下，CPU执行完1条指令后就可以立即执行下1条指令，而不需要像以往8位CPU那样重复地进行先取指令和后执行指令的串行操作。16位CPU这种并行重叠操作的特点，提高了总线的信息传输效率和整个系统的执行速度。二、8086CPU的寄存器结构内部结构？1、通用寄存器（1）数据